如何克服高碳钢丝拉拔分层问题

高碳钢丝经过大应变冷拉拔后强度极高，在拉拔过程中容易出现分层现象而报废。为了突破高碳钢丝的强度极限，必须解决钢丝分层问题。钢丝分层是一种纵向缺陷，影响分层的因素很多，包括母材的微观组织结构，残余应力以及拉拔工艺等。研究认为，拉拔过程中渗碳体的溶解是出现分层的主要原因。
为了克服高碳钢丝拉拔分层问题，国家金属线材制品工程技术研究中心选用84C铅浴钢丝作为试验材料，在直进式干拉机上采用多种方案进行试验对比，分别从Ф2.7mm拉拔至Ф0.43mm，总压缩率为97.5%，平均道次压缩率分别为13%和20%左右，拉丝模锥角分别为9°和12°。他们的研究得出以下结论：
一，用扭角-扭矩曲线可作为判断钢丝分层的一种方法。研究表明，钢丝发生分层时其典型特点是在单向扭转时会出现与拉伸曲线的屈服点相似的峰值降落现象。检测表明，当钢丝扭转时发生峰值降落的现象对应着钢丝分层的发生，此时钢丝表面出现裂纹，随后扩展成断口。扭转断口呈螺旋状，贯穿整个钢丝；而扭角-扭矩曲线未出现峰值降落的钢丝断口则为不规则断口或平断口。
二，拉拔时拉丝模锥角对拉拔后钢丝性能有重要影响。拉丝模锥角为12°的钢丝屈服点强度高于9°拉丝模锥角的钢丝，由于其内部残余应力较高，其在钢丝扭角-扭矩曲线上出现屈服峰值较早，说明拉丝模锥角较小条件下拉拔的钢丝在扭转时裂纹的出现相对于拉丝模锥角较大的工艺有所推迟，也就是推迟了钢丝分层。实验证明，9°拉丝模锥角拉拔的钢丝，其扭转试验中的扭转次数都高于12°拉丝模锥角拉拔的钢丝，可见，较小拉丝模锥角钢丝扭转性能更好。
三，压缩率对拉拔后钢丝性能有重要影响。总的来说，剪切强度随着总压缩率的增加而增加，但在总压缩率达到一定值后出现拐点，这是由于压缩率达到一定值后钢丝内部出现缺陷所致。但是，每道次压缩率较小的拉拔出现拐点较晚（平均道次压缩率13%的试样与和平均道次压缩率20%的试样对比），即可以在较高的总压缩率下出现拐点。这说明多道次、小压缩率拉拔工艺提高了钢丝的最大剪切强度，推迟分层缺陷的产生。
另有研究指出，在冷拉拔过程中钢丝发热是普遍存在的现象，这也是影响拉丝生产的一个关键因素。为了保持和提高钢丝的韧性，减少拉拔过程中的非正常断裂，有效防止时效脆化，必须采取有效措施，使高碳钢丝出模孔后的平均温度迅速降低到160℃以下。在拉拔过程中，控制好卷筒和模具的冷却，避免钢丝处于“兰脆”温度区域十分重要。采用拉丝卷筒水冷却和风冷、拉丝模具直接水冷的方式，能得到较好的钢丝扭转和弯曲性能指标，同时钢丝的平均强度有所降低，有利于提高钢丝的塑韧性。（钢研）